9月初,星河动力自主研发的智神星一号运载火箭在酒泉东风商业航天创新试验区成功首飞,将载荷送入预定轨道。这枚全长52米、起飞质量约283吨的中型液体火箭,是国内首批进入轨道级发射的可重复使用火箭之一,设计复用次数不少于25次。
首飞成功的节点,恰好踩在中国太空算力产业加速布局的窗口期。近日,《中国经营报》记者专访了星河动力执行总裁夏东坤,就太空算力对火箭运输提出的新要求、行业瓶颈以及星河动力的战略布局等话题进行了深入交流。
发射成本要降,太空算力才能算得过账
太空算力,简单来说,就是把计算中心搬到太空。夏东坤告诉记者,太空算力正从“天上收数据、地上做计算”的阶段,向“天上收数据、天上计算”的方向发展,未来还会进一步走向更大规模的“地面数据,天上计算”的太空计算。
这一趋势对火箭提出了全新的要求。夏东坤解释,太空算力卫星因为算力芯片的大量运算,会产生大量热量,需要更大的散热面积和更强的能源系统,卫星重量也会大幅增加。“这就直接要求火箭的直径更大、整流罩空间更大、运载能力更强。”
但更核心的问题是成本。夏东坤给记者算了一笔账:在整个太空算力系统的建设成本中,火箭运输费用占到了30%至40%。他直言,有的时候运费可能比运输的货物还要贵,如果火箭成本降不下来,太空算力相对地面就不具备成本优势,很难实现商业化的闭环。
据他介绍,国内外普遍测算认为,每公斤发射成本需要从目前的水平降到200至600美元,太空算力才初步具备商业化闭环的条件。要达到这个目标,可重复使用是必经之路,但仅靠回收还不够。“还需要提升运载效率,比如同样100吨的火箭以前运1到2吨货,现在通过技术改进能运3到4吨。”夏东坤说,“同时还要引入新材料、新工艺来降低制造成本,再加上发射场管理和调度效率的提升,这是一项系统性工程。”
星河动力为此制定了“三步走”的路径:第一步,确保智神星一号成功入轨;第二步,在后续发次飞行中逐步验证回收制导、控制、着陆等关键技术,尽快实现一子级回收;第三步,实现高频次、高周转的复用飞行。夏东坤强调,只有走到第三步,“才是真正能够去降低火箭发射成本、提高火箭发射频次和密度的关键技术突破”。
火箭的未来不止于“送货上天”
在夏东坤看来,制约中国太空算力产业发展的瓶颈有两个:一是发射次数不够,目前国内每年的发射次数还不到100次,远不能满足大规模组网需求;二是发射费用太贵,“有星无箭”的现象突出。
星河动力的应对策略是构建一套覆盖不同运力需求的全谱系产品线。谷神星系列固体火箭负责中小型卫星的快速响应发射,智神星一号覆盖5至7吨的中大型卫星发射,而正在研制中的智神星二号则是一款最大1950吨起飞重量的大型液氧煤油火箭,低轨运载能力可达58吨。“固液并举、双轮驱动”,是夏东坤对这套产品布局的概括。
值得注意的是,夏东坤在采访中提出了一个更具前瞻性的判断,他认为火箭的角色正在发生变化。
随着太空算力卫星逐步向太空数据中心演进,在轨资产的维护和更新成为新需求。“太空轨道资源很宝贵,发射费用又贵,我们希望这些资产能在太空长久工作。”夏东坤透露,星河动力正在将火箭末级改造为“留轨级”,未来在完成卫星发射任务后,留轨级可以转化为一种太空操作机器人,执行卫星维护、太空碎片监测和清除等任务。
这是因为,如今太空碎片的治理已经迫在眉睫。这里需要提及著名的“凯斯勒效应”:打个比方,太空中一块碎片撞击一颗卫星产生两块碎片,两块再撞击产生四块,碎片呈指数级增长,最终可能污染整个轨道。“各国航天管理机构都越来越重视这个问题,我们也在做相关的技术储备。”夏东坤表示。
今年以来,国内的长征十号乙和朱雀三号已分别实现海上和陆地回收。夏东坤认为,今年可以称为中国商业航天可回收火箭技术突破的“原点”,但回收只是起点,“下一个阶段挑战更大,即如何从单次成功回收走向高频次、高周转的复用”。
“通过中国商业运载火箭的加持和全行业的共同努力,中国的商业太空产业在国际上一定会占据非常重要的一席之地。”夏东坤说。